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液压舵机电液伺服调节器的性能分析与参数优化
| 论文题名： | 液压舵机电液伺服调节器的性能分析与参数优化 |
| 关键词： | 船舶舵机;电液伺服调节器;性能分析;参数优化;数学模型;Simulink仿真 |
| 摘要： | 舵机电液伺服调节器是舵机操纵系统的机电转换与控制装置。它控制舵机操纵船舶根据输入舵角改变航向或在船舶偏离既定方向时，自动调节舵角，使船舶回到原来的航行方向。本文针对国外引进的某型舵机电液伺服调节器，进行了改型设计后的性能分析及参数优化。该调节器主要由伺服阀、伺服活塞、差动缸、力矩马达、放大器、传感器等组成，是集机械技术、自动控制技术、传感检测技术、电子技术等为一体的机-电-液一体化产品。 本文在介绍电液伺服调节器的组成、功能及工作原理的基础上，通过关键尺寸的计算对调节器阀芯阀套组件、伺服活塞和液压缸组件及调节器系统进行了设计校核与分析，计算了伺服阀的流量特性及阀在平衡点处的系数、伺服活塞和差动缸组件的泄漏及活塞的移动速度，得出了调节器的输出特性曲线；在基本掌握各元器件的作用及工作状况的基础上，以流量连续性方程和力平衡方程为基础，采用线性化小变量处理的方法，在考虑阀芯所受的稳态及瞬态液动力及三通阀和液压缸泄漏影响的基础上，列写了三通阀控制液压缸等环节的基本方程，得到了电液伺服调节器系统的线性化数学模型；然后用Matlab提供的Simulink进行仿真，选取ode45(Dormand-Prince)算法，变步长积分，对调节器动态特性进行分析，并得出了其动态性能指标；本文最后根据计算机仿真结果讨论了调节器部分参数对输出性能的影响规律，以综合控制性能为目标函数，采用基于黄金分割法和抛物线插值法的搜索方法，利用Matlab优化工具箱，在给定区间内对调节器部分参数寻优，使其稳态性能和动态性能都得到提高。 研究结果表明，该电液伺服调节器具有对称的力和速度输出特性，其结构尺寸与性能参数满足液压舵机动、静态特性的要求，参数优化后的仿真结果也表明调节器采用优化解时响应速度优于优化前。 |
| 作者： | 邓丽霞 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 易孟林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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